Electrohydrodynamic drift of a drop away from an insulating wall
研究液滴在绝缘壁面附近均匀电场中的横向迁移，发现其由镜像应力偶极子产生的长程流动主导，并通过实验和数值模拟验证了电导率与介电常数比决定排斥或吸引。
2025-04-24 physics.flu-dyn
Interplay of electro thermo solutal advection and internal electrohydrodynamics governed enhanced evaporation of droplets
本文从实验上揭示并从理论上建立了电场对悬滴蒸发动力学的影响。结果表明，盐水悬垂液滴的蒸发动力学可以通过施加外部交变电场来增强。蒸发行为是调制的电场强度和频率的增加。经典的扩散驱动蒸发模型被发现在预测改善的蒸发速率不足。场约束引起的表面张力的变化不足以解释观测到的物理现象。因此，内部的液滴的流体动力学探测采用粒子图像测速仪。结果表明，电场诱导了内部平流的增强，从而提高了蒸发速率。提出了一个缩放的分析模型，以了解内部电流体力学，电介质和电溶质效应的作用。稳定性图显示，平流是由几乎同样的液滴内的electrosolutal和dielectric效应。该模型能够说明所发挥的影响，由管理热和solutal Marangoni数，电普朗特和电施密特数，以及相关的电流体动力学数。该模型能较好地预测内环流的大小，验证了所提出的机理。
2019-02-19 physics.app-ph physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic settling of drop in uniform electric field at low and moderate Reynolds numbers
研究了均匀电场作用下液滴在静止介质中下落的动力学行为。液滴的电流体动力学由液滴的固有变形性（由毛细数定义）、电场强度（由马森数定义）和表面电荷对流（由电雷诺数量化）决定。表面电荷对流是电流体力学中电场与流场耦合的非线性问题。在Stokes极限下，现有的理论模型大多考虑弱电荷对流或弱电场来解决问题。在目前的工作中，重力沉降的液滴的分析和数值研究在斯托克斯限制考虑显着的电场强度和表面电荷对流。液滴变形精确到高阶解析计算在小变形政权。我们的理论结果与数值计算结果吻合得很好，并且比以前的理论模型有所改进。对于中等雷诺数的液滴，研究了Masson数对理想介质中理想介质液滴和漏介质中漏介质液滴瞬态动力学的影响。对于后者的情况下，瞬态变形和速度获得显着的电荷对流相比，没有在电荷对流，这是我们的研究的新颖性。本研究表明，对于这两种制度，表面电荷对流往往会增加或减少的沉降速度取决于电性能的比率。值得注意的是，在惯性制度中，变形和速度被认为是显着改变的存在下，显着的电荷对流。
2018-07-09 physics.flu-dyn
Pump-driven droplet electrohydrodynamics: deformation, pinch-off and recoalescence
本文提出热力学一致的相场框架耦合电扩散与流体流动，揭示界面离子泵通过内部驱动机制有效控制液滴的变形、夹断、再聚结及分选。
2025-09-11 physics.flu-dyn
Competitive electrohydrodynamic and electrosolutal advection arrests evaporation kinetics of droplets
本文报道了在电场环境中悬滴蒸发动力学的抑制现象。通过实验研究了横向交流电场作用下导电盐溶液悬滴的蒸发动力学。已经观察到，虽然场强度的增加阻止了蒸发，但场频率的增加具有相反的效果。同样的解释了极性水中离子的溶剂化动力学。理论分析表明，改变表面张力和扩散驱动的蒸发模型不能预测停滞或减速的蒸发。借助粒子图像测速仪，观察到电场对液滴内循环速度的抑制作用，这种抑制作用直接影响蒸发速率。提出了一个数学定标模型来量化电流体动力学循环，对流和电溶质平流对液滴蒸发动力学的影响。分析包括主要的管理参数，即。热和solutal Marangoni数，电流体动力学数，电普朗特和电施密特数和它们各自的贡献。结果表明，电场抑制了蒸发过程中的Marangoni效应，从而降低了蒸发速率。此外，电溶质马兰戈尼效应进一步抑制了内部平流，这再次以更大的比例阻止了蒸发速率。稳定性分析表明，电体力阻碍了这种液滴内的稳定的内循环和逮捕平流。
2018-07-07 physics.app-ph physics.flu-dyn
Influence of Electrohydrodynamic on Droplet Stability in Leaky Dielectric Media
INSA Rouen Normandie, Univ Rouen Normandie, CNRS, Normandie Univ, CORIA UMR 6614（鲁昂诺曼底大学）；Institut Universitaire de France（法国高等研究院）
研究介电液体液滴在均匀电场下的变形动力学及内部电流体动力流，通过阴影成像和三维拉格朗日粒子追踪等方法，明确了不同电场强度下硅油滴在蓖麻油中的行为状态及相关特性。
2026-07-27 eess.SP physics.class-ph physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic migration of a surfactant-coated deformable drop in Poiseuielle flow
在这项研究中，我们试图探索的后果表面活性剂涂层上的电流体动力学操纵的平面Poiffielle流中的液滴运动。此外，我们考虑散装不溶性表面活性剂和表面活性剂浓度的表面张力的线性依赖性。随后使用双渐近摄动法在小电雷诺数和毛细管数的限制下的扩散为主的表面活性剂的传输机制。也超越了广泛采用的轴对称框架，在三维控制微分方程的耦合系统，然后解决了采用“广义兰姆解决方案技术”。关键变量的表达式表明，外部流的流动曲率，电场效应和表面活性剂的影响耦合在一个非平凡的方式，远远超出了线性叠加。一个仔细的调查表明，表面诱导的Marangoni应力相互作用的电流体动力学应力在一个高度耦合的方式。因此，在电导率和介电常数比、梅森数和所施加的电场方向的不同组合下，表面活性剂对液滴的纵向以及横向流迁移速度的影响不同。目前的结果可能是最重要的，在提供一个深刻的洞察力的基础上复杂的物理机制。最重要的是，表面活性剂在不同方向上选择性地控制液滴运动的能力使它们适合于在微流体装置中实现液滴的电致动的新自由度。
2018-06-26 physics.flu-dyn
Nonlinear Three-Dimensional Electrohydrodynamic Interactions of Viscous Dielectric Drops
University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；University of Bath（巴斯大学）
本文建立含瞬态电荷弛豫与对流的三维半解析小变形模型，研究高黏度、远间距漏电介质液滴对在直流电场中的非线性电流体动力学相互作用及 Quincke 旋转。
2025-05-16 physics.flu-dyn
Influence of surfactants on the electrohydrodynamic stretching of water drops in oil
在本文中，我们提出了实验和数值研究的电流体动力学拉伸的亚毫米大小的盐水滴，浸泡在油中添加非离子表面活性剂，并受到突然施加的电场的幅度接近1千伏/毫米。电场强度和表面活性剂浓度覆盖了从0到液滴崩解极限的电毛细管数（$Ca_E$）的整个范围。结果与Taylor（1964）的分析结果作了比较，Taylor（1964）的分析结果预言了渐近变形是$Ca_E$的函数。我们发现，添加表面活性剂阻尼的瞬态振荡和液滴可能会被拉伸稍微超过泰勒发现的稳定极限。我们继续研究阻尼的振荡，并表明，增加表面活性剂的浓度具有双重效果，首先增加在低浓度的阻尼，然后增加在较高浓度的渐近变形。我们解释这一点，通过比较的Marangoni力和界面张力的下降变形。最后，我们在实验中观察到一个显着的滞后效应时，油滴与大浓度的表面活性剂进行反复变形与增加电场强度。这种效应既不是由于流动，也不是由于界面表面活性剂的输送。
2017-11-28 physics.flu-dyn
Effect of viscoelasticity on electrohydrodynamic drop deformation
本研究通过解析与数值方法，发现粘弹性液滴自身特性比外部介质更显著影响电场中的变形，且随Deborah数增加变形减小。
2025-10-07 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamics of compound droplet in a microfluidic confinement
本文研究了均匀电场作用下微通道内双重乳状液的动力学。本文采用相场法研究了两平行平板电极间的复合液滴的非平凡电流体动力学。在流体惯性可以忽略不计和形状变形小的假设下，还开发了一个渐近模型来预测在无限悬浮介质的极限情况下的瞬态以及稳态液滴动力学。所涉及的相位被假定为理想电介质或漏电介质。随后的研究表明，形状变形的任何一个界面的液滴增加的通道限制的一个完美的介电系统的上升。然而，对于漏电介质系统，内部液滴和外部液滴的变形可以增加或减少取决于系统的电性能（电导率和介电常数）的沟道约束的上升。本研究进一步考虑了内部液滴偏心率的影响。取决于系统的介电常数和电导率的相对大小，如果偏心定位，则内部液滴可以表现出来回或简单的平移运动。可以看出，在通道限制的增加导致内液滴的平移运动，从而使其运动独立于任何电气性能。由于复合液滴模型近似地模拟了细胞的结构，因此预计当前的研究将对预测外部施加的电场对任何流体限制中的细胞的动力学的影响产生重大影响，因此具有在医学诊断领域中广泛应用的潜力。
2018-08-13 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamics of a pair of leaky dielectric droplets on the solid substrate: A lattice Boltzmann study
本研究用格子玻尔兹曼方法模拟基底上漏电介质液滴对，发现水平电场下五种吸引模式、垂直电场下三种排斥模式，并揭示润湿性、介电常数比等对聚并与悬浮的影响。
2025-08-10 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic interaction between droplet pairs in confined shear flow
本文对剪切流场中两个可变形液滴之间的电流体动力相互作用进行了数值和渐近分析。考虑到这两个阶段作为漏电介质，我们进行了数值模拟，研究在均匀电场的存在下，沟道约束的效果上的液滴轨迹。在本分析中确定了两种重要的运动，即（i）反向运动和（ii）通过运动。研究表明，通过调节施加的电场的强度，可以将越过运动转换为反向运动，反之亦然。由于系统的不同电特性的变化，液滴迁移模式的这种转换在受限域中也是可能的。本数值模型还能够根据分离两个液滴的初始距离来预测单个液滴的轨迹的图案。例如，较小的初始距离导致反向运动，而当液滴之间的距离显著大时预测经过运动。然而，液滴的最终位置被发现是独立于它们的初始位置。有趣的是，发现电场的存在在一定程度上防止液滴聚结，这取决于其强度，从而使乳液稳定。小变形的渐近模型也被开发的假设下，可以忽略的流体惯性支持的数值结果的极限情况下的无界流。目前的研究成功地提出了一种新的技术来预测微通道中的液滴系统的精确位置，以及电场如何可以用作调制乳液中的液滴轨迹的工具。
2018-06-21 physics.flu-dyn
Nanodroplet Flight Control in Electrohydrodynamic Redox 3D Printing
针对电流体动力学3D打印中电场集中导致液滴落点偏离的问题，本文通过打破电场中心对称性并结合FEM建模揭示尺寸—电荷乘积对轨迹的支配作用，进而优化打印路径以制造高复杂度结构。
2023-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Electrohydrodynamics of dielectric droplet collision with variant wettability surfaces
本文通过实验与半解析模型研究介电液滴在电场中撞击超疏水及亲水表面的动力学，揭示回弹抑制、各向异性回缩、指状失稳与最大铺展规律。
2020-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic flows inside a neutrally buoyant leaky dielectric drop
首次实验研究中性浮力漏电介质液滴内部EHD流动，通过PIV和高速成像测量内部环流与速度分布，分析扁平和长椭球构型，提出临界电毛细数0.1，完善小变形下LDM适用性并揭示大变形特性。
2024-02-21 physics.flu-dyn
Nonlinear electrohydrodynamics of a surfactant-laden leaky dielectric drop
University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；University of Bath（巴斯大学）
本文研究了含表面活性剂的泄漏电介质液滴在电场下的非线性电液动力学行为，揭示了表面活性剂扩散对临界电场和Quincke旋转的影响。
2026-02-03 physics.flu-dyn
Phase-field lattice Boltzmann method for two-phase electrohydrodynamic flows induced by Onsager-Wien effect
本文提出一种相场 LB 方法，用五个 LB 方程耦合求解流场、界面、电荷与电势，以模拟 Onsager-Wien 效应诱导的两相 EHD 流动，并揭示其对液滴变形和电荷分布的影响。
2025-01-09 physics.flu-dyn
Equatorial blowup and polar caps in drop electrohydrodynamics
本文研究漏电介质液滴在电场中的表面电荷对流效应，通过参数约化发现当充电参数为负时赤道处出现表面电荷密度爆裂奇异性，为正时则在两极形成完美导电电荷冠。
2024-06-12 physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic instabilities in freely suspended viscous films under normal electric fields
可以在各种微流体应用中利用流体-流体界面的电流体动力学不稳定性，以便增强混合、复制良好控制的图案或产生特定尺寸的液滴。在这项工作中，我们研究了在正常电场作用下两种不混溶流体的三个叠加层系统的稳定性和动力学。根据泰勒-梅尔彻漏电介质模型，本体保持电中性，而净电荷积累在界面上。界面电荷动力学被捕获的欧姆传导，对流和有限的电荷弛豫占守恒方程。使用这个模型，我们进行了线性稳定性分析，并确定不同的模式的不稳定性，我们的特征系统的行为作为一个功能的相关无量纲组在每个模式。此外，我们使用边界元法进行数值模拟，以研究非线性对长时间界面动力学的影响。我们演示了如何耦合的流动和表面电荷输运在不同模式的不稳定性可以引起非线性现象，如尖端流或捏成液滴的膜。
2021-06-25 physics.flu-dyn
A nonlinear small-deformation theory for transient droplet electrohydrodynamics
悬浮在另一种液体中的粘性液滴在外加电场作用下的变形是一个经典的多相流问题，可用Melcher-Taylor漏电介质模型来描述。该模型的主要假设是，系统中的任何净电荷都集中在两种液体之间的界面上，作为欧姆电流从本体跳变的结果。在施加场时，液滴可以获得稳定的扁长形或扁圆形形状，其内部和外部都具有环形循环流动，该环形循环流动是由于场对表面电荷分布的作用而由界面上的切向应力引起的。自从\cite{taylor1966}的开创性工作以来，已经有许多计算和理论研究来预测实验中测量的变形。然而，大多数现有的理论模型，或者忽略了瞬态电荷弛豫或非线性电荷对流的界面流动。在这项工作中，我们开发了一种新的小变形理论精确到二阶电毛细数${O}(Ca_E^2)$完整的Melcher-Taylor模型，包括瞬态电荷弛豫，电荷对流的流动，以及瞬态形状变形。本文的主要结果是推导出了感应电多极子的耦合演化方程和基于球谐函数描述形变的形函数。我们的研究结果，这是与以前的模型在适当的限制是一致的，完全非线性数值模拟的基础上轴对称边界元制剂和现有的小变形制度的实验数据显示出良好的协议。
2016-05-16 physics.flu-dyn
Control and modulation of droplet vaporization rates via competing ferro- and electro-hydrodynamics
对微流体液滴的蒸发动力学的修改和控制可能在若干科学和技术应用中具有强烈的实用意义。本文报道了在相互竞争的内部电流体动力学和铁流体动力学平流的影响下，对悬垂液滴蒸发动力学的控制。进行了实验和理论研究，并建立了使用正交电和磁刺激的导电和顺磁流体液滴的汽化动力学的变形。对观测结果的分析表明，与磁场相比，电场具有支配性的影响。虽然注意到磁场有助于蒸发速率，但观察到电场使其减速。无论是蒸汽扩散为主的动力学，也没有领域引起的修改表面张力可以解释所观察到的蒸发行为。液滴内的速度测定显示了很大程度上修改的内部铁和电流体动力学平流，这是指出的关键的机制，对修改的蒸发率。提出了一种数学处理，并考虑到所发挥的作用，由管理哈特曼，电流体动力学，相互作用，热和溶质马兰戈尼，和电和磁普朗特和施密特数。据观察，变形的热和溶质Marangoni数的电磁相互作用数对变形的平流动力学起着主导作用。该模型能较准确地预报内平流速度。这些发现可能对微流体动力学传输范例中的汽化动力学的智能控制和调谐具有重要的意义。
2020-06-01 physics.app-ph physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic lubrication theory for an immersed cylinder moving near wall
Univ. Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学，法国国家科学研究中心，LOMA实验室）
本文提出电液压润滑理论框架，研究无限刚性圆柱体附近刚性壁面的带电胶体自由运动，结合流体润滑理论、德拜-休克尔静电学和能斯特-普朗克电动力学，推导出三个耦合运动方程，揭示了超越现有电粘滞抬升表达式的复杂行为。
2026-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Unsteady electrorotation of a drop in a constant electric field
本文从理论上研究了在恒定均匀电场中，一种粘性弱导电可极化液体悬浮在另一种粘性弱导电可极化液体中的非定常电旋转。在电场和流动的计算中，液滴的表面张力被认为足够大以使液滴在所施加的电场的作用下变形，并且电流体动力学流动可以被认为是小的并且液滴可以被认为是球形的。的电场强度和速度和压力的电流体动力学流寻求在一系列的解决方案的形式与时间相关的标量，矢量和张量系数的关系，发现允许一个确定它们。的系数寻求的形式渐近展开的参数，其小对应于足够大的粘度的液滴相对于周围的液体。得到了关于该参数的一阶和二阶无因次展开项的微分方程。它们的定态解以显式形式存在，并研究了它们的稳定性。到第二阶的条款，过渡到变形振荡的下降建立不发生。
2017-10-09 physics.flu-dyn
A thermodynamically consistent phase-field lattice Boltzmann method for two-phase electrohydrodynamic flows
提出一种热力学一致的相场格子Boltzmann方法，通过Onsager变分原理推导控制方程并引入静电场离散强迫项，实现大介电常数比两相EHD流动的准确模拟。
2024-07-01 physics.flu-dyn
Sedimentation of a surfactant-laden drop under the influence of an electric field
本文从理论上研究了在电场作用下，含表面杂质的可变形粘性液滴的沉降问题。表面活性剂的对流与电流体动力学流动和沉降的组合效应一起导致局部变化的表面张力，其随后通过Marangoni、Maxwell和流体动力学应力的相互作用改变液滴动力学。在小毛细管数和小电雷诺数的假设下，采用正则摄动法求解耦合的控制方程组。结果表明，当一个漏电介质液滴在另一个漏电介质液滴中沉降时，Marangoni应力会强烈地对抗电流体动力学运动，从而引起内部流型的相应变化。这种效应进一步导致液滴沉降速度的延迟，否则液滴沉降速度会由于电荷对流的影响而增加。对于高流动性表面活性剂（高Peclet数极限），液滴表面变得固定，电荷对流效应完全消除。对于非球形液滴形状，Marangoni应力的影响被流场上的“尖端拉伸”效应所克服。结果表明，随着表面张力对局部表面活性剂浓度的敏感性增加，液滴变形加剧。因此，对于扁圆型变形，升高的拖曳力导致速度进一步降低。由于类似的原因，扁长液滴比无表面粒子的情况经历更小的阻力并且沉降更快。此外，随着界面张力对表面活性剂浓度的敏感性增加，赤道附近的不对称变形得到抑制。
2018-01-19 physics.flu-dyn
Note on the pairwise interactions of surfactant-covered drops in a uniform electric field
我们研究了表面活性剂对在施加均匀直流电场中的液滴的成对相互作用的影响，使用基于边界积分公式和分析理论假设小滴变形的数值模拟相结合。假定表面活性剂不溶于本体相流体。我们发现，表面活性剂削弱了电流体动力学流动，因此介电泳相互作用中发挥更突出的作用，在动态的表面活性剂覆盖的下降相比，干净的下降。如果液滴电导率与悬浮液相同，则非扩散表面活性剂可以阻止液滴的相对运动，从而有效地防止聚结。
2020-12-02 physics.flu-dyn
Deformation dynamics of Oldroyd B drop in alternating electric field
Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文结合渐近分析与Basilisk求解器的数值模拟，探究交变电场中Oldroyd-B液滴的变形动力学，识别六个电流体动力学区域，明确不同频率下变形模式与De、Ca_E的关系，为电流体应用提供理论依据。
2026-08-11 physics.flu-dyn
From Electrodiffusion Theory to the Electrohydrodynamics of Leaky Dielectrics through the Weak Electrolyte Limit
Taylor-Melcher（TM）模型是用于描述在电场下导电性差的漏电介质流体的动力学的标准模型。TM模型将流体视为欧姆导体，而不对底层离子动力学进行建模。另一方面，电扩散模型，这已成功地描述电动现象，纳入离子浓度动态。电扩散图像和TM模型的数学调和一直是电流体力学理论的一个主要问题。在这里，我们从电扩散模型中推导出TM模型，在该模型中，我们明确地模拟了离子解离的电化学。我们在体电扩散方程中引入盐解离反应项，并取盐解离弱的极限;弱解离的假设对应于TM模型描述不良导体的事实。在假设德拜长度很小的情况下，我们根据相应的无量纲参数的尺度关系，导出了有无表面电荷对流项的TM模型。出现的一个重要的量是伽伐尼电位（GP），跨越两个漏电介质之间的液-液界面的电压跳变; GP作为离子浓度的界面边界条件的自然结果而出现，并且在某些参数条件下不存在。当GP不存在时，我们恢复TM模型。我们的分析还揭示了德拜层的结构在液-液界面，这表明界面奇异性可能会出现在强电场。在存在非零GP的情况下，我们的模型预测，液滴将在施加的电场下漂移，其速度被明确地计算到前导阶。
2018-07-11 physics.flu-dyn
Onsager-variational-principle-based Lattice Boltzmann Model For Three-phase Dielectric Fluid Flows
College of Science, National University of Defense Technology（国防科技大学理学院）；School of Mathematics and Physics, China University of Geosciences（中国地质大学数学与物理学院）
本文针对现有三相EHD模型缺乏热力学一致性的问题，基于Onsager变分原理提出热力学一致的三相EHD模型，结合格子玻尔兹曼方法开发数值框架，经多基准案例验证后用于模拟液滴在电场及复合流场中的动力学行为，提供了可靠的多相EHD数值工具。
2026-08-07 physics.flu-dyn
Effects of Surfactant Solubility on the Hydrodynamics of a Viscous Drop in a DC Electric Field
表面活性剂（两亲性表面活性剂）的物理化学通常用于控制粘性液滴和气泡的动力学。表面活性剂吸附动力学已被证明在拉伸和剪切流中的液滴变形中起着关键作用，但据我们所知，这些动力学效应对电场中的粘性液滴的影响尚未被考虑。在本文中，我们数值研究吸附动力学的影响，表面覆盖的粘性滴在电场。在一个范围内的内部和外部流体之间的电导率和介电常数比，我们专注于变形和流动的依赖性上的传输参数$J$，和Biot数$\text{Bi}$，其特征的表面活性剂之间的液滴表面和散装交换的程度。我们的研究结果表明，溶解度影响的电流体动力学的粘性下降，在不同的方式，我们确定参数区域，其中（1）表面活性剂的溶解度可能会改变这两个下降变形和周围的流体循环的下降，和（2）表面活性剂的溶解度主要影响的流量，而不是变形。
2020-05-01 physics.flu-dyn
Faraday waves under perpendicular electric field
本文统一了垂直振荡与电场对流体表面的效应，分析其对不稳定性的影响，并提出了在行走液滴中的应用可能。
2020-02-13 physics.flu-dyn
Controlling the dynamics of an electric-field-driven droplet on a lubricant-infused micropillar surface
National Microgravity Laboratory, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所国家微重力实验室）；Department of Mechanical Engineering, University College London（伦敦大学学院机械工程系）；School of Engineering Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学工程科学学院）；Institute for Multiscale Thermofluids, School of Engineering, The University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院多尺度热流体研究所）；Chair of Building Physics, Department of Mechanical and Process Engineering, ETH Zürich (Swiss Federal Institute of Technology in Zürich)（苏黎世联邦理工学院机械与过程工程系建筑物理系）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础科学与数学学院）
本文开发了能捕捉界面流与电动力学相互作用的格子玻尔兹曼方案，结合模拟与解析计算建立了微柱LIS上电场驱动液滴的力的定量模型，可准确捕捉液滴动力学，有望实现液滴的精确控制。
2026-08-14 physics.flu-dyn
Simulations of a weakly conducting droplet under the influence of an alternating electric field
我们调查的电流体动力学的初始球形液滴的外部交变电场的影响下进行轴对称的数值模拟，使用电荷守恒的流体体积为基础的有限体积流求解器。对于泄漏介电流体，经受交变电场的液滴的形状振荡的平均幅度与液滴与周围流体的所有可能的电导率比$(K_r)$和介电常数比$(S)$在等效均方根直接电场下的稳态变形相同。相反，我们对弱导电介质的模拟表明，这种交变电场和直流电场之间的等效性并不适用于$K_r \ne S$。此外，对于一系列参数，使用交变电场和直流电场获得的变形是定性不同的，即对于低$K_r$和高$S$，液滴在交变电场下变成扁长形，但在等效直流电场的情况下变形为扁球形。通过改变施加的交变电场的时间周期、介电常数和电导率比来进行参数研究。据观察，虽然增加$K_r$对$K_r<S$的液滴的变形动力学的影响可以忽略不计，但当$K_r>S$用于交变和直流电场时，它增强了液滴的变形。我们相信，我们的研究结果可能是巨大的后果，在解释形态演变的液滴在过多的情况下，从自然界到生物学。
2020-07-21 physics.flu-dyn
Deformation transients of confined droplets within interacting electric and magnetic field environment
本文针对受限域中泄漏介电液滴的电磁流体动力学行为，构建小变形近似下的解析模型，揭示磁场方向对液滴变形的调控作用，提出磁判别函数并阐明变形滞后的影响参数。
2023-05-02 physics.flu-dyn
Bistability and charge-density blowup in the onset of drop Quincke rotation
本文通过二维漏电介质模型数值研究液滴Quincke旋转，发现低粘度下分岔由超临界转为亚临界并产生双稳态，且临界场处基态解出现赤道电荷密度爆炸奇点，随旋转增强奇点最终消散。
2025-04-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On the deformation of a shear thinning viscoelastic drop in a steady electric field
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究探讨了在稳态电场中，粘弹性液滴的变形与破裂动态，通过数值模拟分析了不同参数组合下的变形行为及临界条件。
2026-03-12 physics.flu-dyn
On Large Deformations of Oldroyd-B Drops in a Steady Electric Field
Indian Institute of Science（印度科学学院）
研究揭示了在稳恒电场中Oldroyd-B液滴的大变形特性，通过数值模拟分析了不同参数下液滴的变形行为和临界电毛细数的变化，为实际应用中的液滴操控提供了理论依据。
2026-02-02 physics.flu-dyn
Deformation modes of an oil-water interface under a local electric field: From Taylor cones to surface dimples
流体界面在足够强的电场下分解，导致电流体动力学（EHD）尖端流。泰勒锥，从锥尖的尖端发射带电液滴，是EHD不稳定性中最突出和研究最充分的例子。在液-液系统中，可以观察到比简单的泰勒锥更复杂的界面变形模式，界面被推离电极，并且从凹坑的边缘出现额外的锥结构。在这篇文章中，我们调查这些变形模式背后的机制，实验和数值模拟，并证明液滴的存在触发界面处的凹坑。为了表征基本过程，我们用具有规定电解质体积流量的中空金属针代替针电极。浸没式电喷雾将具有不同离子浓度的KCl水溶液的液滴引入具有不同粘度的硅油中。通过测量相应的电流和光学调查的界面变形，我们研究了系统响应的离子浓度，粘度，外加电压以及流速的变化。除了实验，我们使用有限元求解器和计算由于油相中的液滴的电荷传输。进一步计算了流场、电势分布和界面变形。在我们的模型与粒子跟踪测速数据的油相内的流动校准后，我们重现实验观察到的酒窝在液-液界面。总之，这项工作突出了当液-液界面暴露于局部电场时观察到的复杂动态模式的带电液滴的重要性。
2022-01-04 physics.flu-dyn
Asymptotic theory for a Leidenfrost drop on a liquid pool
液滴在置于过热的平板上时可以被其自身的蒸汽悬浮（莱顿弗罗斯特效应）。不太清楚的是，莱顿弗罗斯特效应同样可以在液体池（相对于液滴过热）上观察到，这是这里的研究案例。重点放在小蒸发数的极限的渐近分析，这被证明是一个现实的一个确实不那么小的下降。全球的形状被发现类似于“超疏水滴”，遵循毛细作用和重力之间的平衡。然而，薄的蒸汽层之间的下降和池的形态是非常不同的，从经典的莱顿弗罗斯特滴在一个平坦的刚性基板，并表现出不同的标度律。我们确定的蒸汽厚度作为温度和材料性能的函数，这是由数值解确认的解析表达式。令人惊讶的是，我们发现，变形池抑制烟囱不稳定的莱顿弗罗斯特下降。
2018-05-30 physics.flu-dyn
Drop spreading and drifting on a spatially heterogeneous film: capturing variability with asymptotics and emulation
在薄的异质前体膜上扩散的液滴（例如肺气道的粘液衬里壁上的吸入液滴）将在其前进的接触线遇到低或高膜粘度的区域时经历形状和位置的扰动。关于在具有随机粘度场的前体膜上的空间一维铺展的先前工作[Xu & Jensen 2016，Proc. Roy. A 472，20160270]已经证明了粘度波动如何扫入接触线后面的狭窄区域，在那里它们可以影响液滴动力学。在这里，我们调查二维的下降，寻求了解的前体膜的统计特性和那些扩展下降之间的关系。假设前体膜比液滴薄得多，粘度波动很弱，我们使用渐近方法推导出液滴面积和液滴横向漂移的平均值和方差的明确预测。对于较大的电影的变化，我们使用高斯过程仿真来估计从一组有限的模拟结果的方差。液滴的随机漂移被预测为最大时，初始液滴直径是可比的粘度波动的相关长度。
2018-04-01 physics.flu-dyn
A comparison of slip, disjoining pressure, and interface formation models for contact line motion through asymptotic analysis of thin two-dimensional droplet spreading
的接触线的运动进行检查，并绘制比较，在文献中提出的各种模型。在接触线处的压力和应力行为的准静态扩散的薄的二维液滴在平面基板上的原型系统中检查。分析的模型包括三个分离的压力模型的基础上范德华相互作用，极性流体的模型，和液体-气体扩散界面模型; Navier滑移和两个非线性滑移模型进行了研究，施加三个微观接触角边界条件（其中两个接触角条件具有接触线速度依赖性）;和界面形成模型也被认为是。在某些参数制度，它示出所有的模型预测相同的准静态液滴扩散行为。
2014-09-01 math-ph math.MP physics.flu-dyn
A phase field model for droplets suspended in viscous liquids under the influence of electric fields
本文提出PNP-NS-CH相场模型描述电场下粘性流体中带电液滴，推导净电荷动态与漏电介质两种近似，通过渐近分析与数值模拟揭示极化力主导洛伦兹力，界面电容抑制液滴变形。
2023-05-17 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Droplet formation simulation using mixed finite elements
本研究基于PETSc开发了一维轴对称液滴形成的稳健有限元计算模型，通过MMS验证并与实验数据吻合，成功模拟了多种液滴形成过程。
2023-07-01 physics.flu-dyn
Droplet motion on chemically heterogeneous substrates with mass transfer. II. Three-dimensional dynamics
我们考虑一个薄液滴，蔓延在一个平坦的，水平的和化学异质表面。液滴的体积通过规定的任意时空函数发生变化，该函数沿接触线缓慢变化并消失。通过匹配渐近分析，导出了近似圆形接触线傅里叶谐波的演化方程组，该方程组适用于带滑移的Stokes方程的长波极限。数值实验突出了长波模型和导出的方程之间的一般优秀的协议，表明这些都能够捕捉到许多功能，其特征在于基板的异质性和液滴运动的传质之间的复杂的相互作用。
2021-12-20 physics.flu-dyn
Levitation of a drop over a moving surface
我们研究了轻轻地沉积在旋转的空心圆柱体内壁上的液滴的悬浮。对于足够的壁速度，液滴稳定地悬浮在薄空气膜上，并到达圆柱体中的稳定角位置，其中阻力和升力平衡液滴的重量。干涉测量产生的三维（3D）的空气膜厚度的下降，并揭示了沿壁运动的方向的轮廓的不对称性。一个二维（2D）模型，解释了悬浮机制，捕获的空气膜形状的主要特点，并预测两个渐近制度的膜厚度$h_0$：对于大滴$h_0\sim\ca^{2/3}κ_b^{-1}$，如在Bretherton问题，其中$\ca$是毛细管数的基础上的空气粘度和$κ_b$是在底部的滴曲率。对于小液滴$h_0\sim\ca^{4/5}(aκ_b)^{4/5}κ_b^{-1}$，其中$a$为毛细管长度。
2013-06-07 physics.flu-dyn
Tandem droplet locomotion in a uniform electric field
在均匀电场中，孤立的电中性液滴不会受到净力。然而，液滴对可以响应于场诱导的偶极和流体动力学相互作用而移动。如果液滴是相同的，则这对液滴的质心保持固定。在这里，我们表明，如果液滴有不同的属性，对经历一个净运动由于非互易相互作用。我们分析的三维液滴轨迹渐近理论，假设球形液滴和大的分离，和数值模拟的基础上的边界积分方法。取决于液滴中心线相对于所施加的场方向的初始取向，动力学可以是相当复杂的。液滴倾向于朝向具有平行于或垂直于所施加的场方向的中心线的配置迁移，同时接触或无限期地分离。我们阐明了这些不同交互场景发生的条件。有趣的是，我们发现，在某些情况下，液滴可以形成一个稳定的对（串联），平移平行或垂直于所施加的磁场方向。
2022-07-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Gravity-induced collisions of uncharged cloud droplets in an electric field
本文研究外部电场中不带电云滴在重力下沉降时的碰撞，引入非连续流体动力学效应计算碰撞效率，发现电场诱导力显著增强碰撞并影响聚并动力学。
2025-03-09 physics.flu-dyn
Electric field effects on the collision efficiency of uncharged water droplets in a linear flow
本研究探讨线性压缩流中电场对不带电水滴碰撞效率的影响，发现电场强度、几何形状、非连续效应及范德华力共同决定碰撞效率。
2025-05-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Detailed numerical investigation of the drop aerobreakup in the bag breakup regime
本研究针对中等韦伯数下的液滴袋状气动破碎问题，采用自适应八叉树网格的体积分数法开展高分辨率数值模拟，验证了结果准确性，揭示了破碎各阶段的机制并提出新型内流变形模型。
2023-04-28 physics.flu-dyn
Stokes flow in a drop evaporating from a liquid subphase
本文研究了液滴从液相中蒸发的过程。这两种液体是不混溶的，它们之间的接触角由Neumann结构给出。液滴的蒸发引起两种液体中的流动，其通过速度的连续性和剪切应力条件耦合。我们推导出自相似的解决方案，在这两种液体的速度场接近三相接触线，其中滴的几何形状可以近似为一个楔形。我们专注于马兰戈尼应力是可以忽略不计的情况下，流场由三个贡献：从滴面的蒸发通量驱动的流，由接触线的后退运动引起的流，和满足均匀边界条件的本征模流。本征模流是渐近次主导的所有接触角。当液滴与液下相的水平表面之间的角度小于$90^\circ$时，移动接触线流动占主导地位，而蒸发通量驱动的流动占主导地位。参数研究表明，在两种液体中的速度场如何依赖于液体之间的接触角和它们的粘度比。
2012-12-17 physics.flu-dyn
Retraction of a liquid drop in a Hele-Shaw cell
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）
本文针对受限在 Hele-Shaw 细胞中的长液滴回缩问题，通过数值模拟与渐近分析，揭示其长时间自相似回缩规律，模拟与理论高度吻合，明确了可验证的实验结论。
2026-10-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
